(57)【要約】【課題】  ワークの搬送手段が簡単な構成で済み、かつ高周波焼入の利点である周囲環境への熱的影響の低さによる生産ラインの組み易さ、品質の安定、およびエネルギコストの低減の各効果が得られる高周波熱処理方法および装置を提供する。【解決手段】  機械部品となる一定形状のワークＷを、非磁性体の案内管６内に一端から順次押し込むことにより、案内管６内で複数のワークＷを整列状態で移動させる。この案内管６内で移動する各ワークＷを、案内管６外の加熱コイル７により、高周波誘導加熱して連続的に焼入れ処理する。焼戻し手段３には、バッチ式炉等を用いる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械部品となる一定形状のワークを、非磁性体の案内管内に一端から順次押し込むことにより、前記案内管内で複数のワークを整列状態で移動させながら、案内管外の加熱コイルにより各ワークを高周波誘導加熱して連続的に焼入れ処理する高周波熱処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記焼入れ処理における急冷を、前記案内管内の前記加熱コイルを通過した箇所で焼入冷却液を掛けることにより行う高周波熱処理方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、焼入れ処理されたワークの焼戻しを、炉によるバッチ処理で行う高周波熱処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記ワークが、機械要素内で転がり動作を行う転動体である高周波熱処理方法。
【請求項５】
機械部品となる一定形状のワークを、内部で一列に整列させて案内可能な非磁性体の案内管と、この案内管の一端にワークを順次押し込むワーク押込手段と、前記案内管の外部にあって前記案内管内を移動するワークを高周波誘導加熱可能な加熱コイルと、この加熱コイルで加熱されたワークに焼入冷却液を掛ける急冷処理手段とを備えた高周波熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸受の転動体等の比較的小物の機械部品を焼入する高周波熱処理方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、転がり軸受等の機械要素における転動体は、雰囲気炉で加熱して全体焼入しており、高周波焼入する実例がない。しかし、加熱用の炉は周囲に高温の熱を放射するため、軸受の内輪，外輪等の各要素部品を生産するラインや組立工程のラインから遠く離して設置する必要がある。そのため、工場内におけるこれら各要素品の製造ラインや組立ラインのレイアウトが制限される。
【０００３】
また、炉での加熱は、炉内の何処にワークが配置されるかによって、加熱温度にばらつきが生じる。そのため、焼入された製品の硬度や残留オーステナイト量などの焼入品質にばらつきが生じる。転がり軸受の転動体は、硬度や残留オーステナイト量が、転動寿命に大きく影響するため、そのばらつきは早期寿命につながる恐れがある。
さらに、加熱炉では、高周波誘導加熱のように、ワークを内部の発熱で直接に加熱させるものに比べて、熱効率が悪く、エネルギのコストが高くつく。
【０００４】
このため、転がり軸受における転動体の焼入を、高周波焼入で行うことを試みた。高周波焼入は、ワークの一部の表面に焼入を施す場合に用いられるのが一般的であるが、全体の焼入にも採用されることがある。また全体焼入を効率的に行うものとして、加熱コイル内をコンベヤで搬送して連続的に加熱するものもある（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平６−３２５８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の加熱コイル内にコンベヤでワークを通過させるものは、ワークを連続的に搬送しながら加熱できることにおいては優れている。しかし、ころ軸受におけるころのような丸軸状のワークを搬送するには、コンベヤを用いると、装置が複雑となる。また、コンベヤは、加熱コイル内を通過するものであるため、耐熱性が必要であり、また磁界の影響を受けない非磁性体の材料を用いることが必要であって、特殊な材料の使用により高価なものになる。
【０００６】
この発明の目的は、ワークの搬送手段が簡単な構成で済み、かつ高周波焼入の利点である周囲環境への熱的影響の低さによる生産ラインの組み易さ、品質の安定、およびエネルギコストの低減の各効果が得られる高周波熱処理方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の高周波熱処理方法は、機械部品となる一定形状のワークを、非磁性体の案内管内に一端から順次押し込むことにより、前記案内管内で複数のワークを整列状態で移動させながら、案内管外の加熱コイルにより各ワークを高周波誘導加熱して連続的に焼入れ処理する方法である。
【０００８】
この方法によると、案内管内にワークを順次押し込んでワークを移動させるため、加熱コイル内にワークを通して連続的に加熱するためのワーク搬送手段が、案内管と、この案内管内にワークを押し込む手段とでなる簡単な構成のもので済む。特に、ワーク搬送手段のうちで加熱コイル内に配置されるものは案内管だけであるため、案内管をガラス等の非磁性体製のものとするだけで良く、低コストの装置で済む。ワークの熱処理の加熱は高周波誘導加熱で行うため、電気炉等と異なり、周囲環境への熱の影響が少なく、焼入されたワークを組み込む機械要素の組立ライン等と隣接して設置することができ、工場内の生産ラインのレイアウトの自在性が高められる。高周波焼入によるため、多品種少量生産の場合に、焼入条件等を変えてラインに供給することも容易である。また、高周波焼入によるため、焼入された製品の品質が安定する。消費エネルギについても、電磁誘導現象によりワークを直接に発熱させるため、他の間接加熱法と比較すると加熱効率が高い。
【０００９】
前記焼入れ処理における急冷は、前記案内管内における前記加熱コイルを通過した箇所で焼入冷却液を掛けることにより行うようにしても良い。
この構成の場合、ワークの加熱から冷却までを案内管内で行うことができて、高温に加熱された状態のワークを別の搬送手段で搬送する必要がなく、熱処理歪みが生じ難いものとできる。案内管内での焼入冷却液による急冷は、例えば、案内管の一部を網状のものとすることなどで可能である。
【００１０】
この発明方法において、焼入れ処理されたワークの焼戻しは、炉によるバッチ処理で行うようにしても良い。
焼戻しは、焼入れに比べて加熱に長時間がかかるため、連続的な焼戻しが行い難く、炉によるバッチ処理で行うことが効率的である。焼戻し温度は焼入れ温度に比べて低温であるため、焼戻し用の炉は、焼入れ用の炉と異なり、要素部品を生産するラインや組立工程のラインの近くにあっても影響が少ない。
【００１１】
この発明方法において、前記ワークは、機械要素内で転がり動作を行う転動体であっても良い。この転動体は、転がり軸受におけるころ，ボール等の転動体や、ボールねじ，等速ボールジョイントのボール等である。このような転動体は、後に内外輪等の要素部品と共に軸受等に組み立てる工程が必要であるため、高周波誘導加熱を採用することにより周囲環境への熱的影響の低さによる生産ラインの組易さの利点が効果的に発揮される。また転動体は、硬度や残留オーステナイト量等の焼入品質が機械要素の寿命に大きく影響を与えるため、高周波焼入による品質安定の効果が有効に発揮される。
【００１２】
この発明の高周波熱処理装置は、機械部品となる一定形状のワークを、内部で一列に整列させて案内可能な非磁性体の案内管と、この案内管の一端にワークを順次押し込むワーク押込手段と、前記案内管の外部にあって前記案内管内を移動するワークを高周波誘導加熱可能な加熱コイルと、この加熱コイルで加熱されたワークに焼入冷却液を掛ける急冷処理手段とを備える。
この構成の高周波熱処理装置によると、この発明方法につき前述したように、案内管内にワークを順次押し込んでワークを移動させるため、加熱コイル内にワークを通して連続的に加熱するためのワーク搬送手段が、案内管と、この案内管内にワークを押し込む手段とでなる簡単な構成のもので済む。特に、ワーク搬送手段のうちで加熱コイル内に配置されるものは案内管だけであるため、案内管をガラス等の非磁性体製のものとするだけで良く、低コストの装置で済む。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の高周波熱処理方法および装置は、機械部品となる一定形状のワークを、非磁性体の案内管内に一端から順次押し込むことにより、前記案内管内で複数のワークを整列して移動させながら、案内管外の加熱コイルにより各ワークを高周波誘導加熱して連続的に焼入れ処理するものであるため、ワークの搬送手段が簡単な構成で済み、かつ高周波焼入の利点である周囲環境への熱的影響の低さによる生産ラインの組み易さ、品質の安定、およびエネルギコストの低減の各効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の一実施形態を図１，図２と共に説明する。この高周波熱処理装置は、素材ＷＡから転動体となる概略形状のワークを得る定寸切断装置１と、高周波焼入装置２と、焼戻し手段３とを設けたものである。
【００１５】
定寸切断装置１は、ワイヤ状の素材ＷＡを押し出しながら、ころ軸受のころとする所定寸法毎に順次切断する装置である。定寸切断装置１は、高周波焼入装置２に対してワーク押込手段４となる押出機構を有している。素材ＷＡは、例えば図２に示すように、コイル状に巻かれたものである。定寸切断装置１は、チャック等を有する前記ワーク押込手段４が、素材ＷＡを把持して所定距離移動することで、コイルを巻き戻して素材ＷＡの押し出しを行い、定位置のカッター５で素材ＷＡを切断するものとされる。ワーク押込手段４のチャックは、前記所定距離の往復動作を行う。ワーク押込手段４は、チャックの代わりに複数のローラ等で素材ＷＡを挟んで押し出すものであっても良い。
【００１６】
図１において、高周波焼入装置２は、定寸切断装置１により順次定寸切断されたワークＷに、焼入を施す装置である。高周波焼入装置２は、内部で素材Ｗを一列の並び状態で整列して移動させる案内管６と、案内管６内を移動するワークＷを焼入温度に高周波誘導加熱する加熱コイル７と、急冷処理手段８とを備える。前記加熱コイル７は、円筒状等のトンネル状とされ、案内管６の外周に設けられている。案内管６内におけるワークＷの移動は、定寸切断装置１のワーク押込手段４によるワークＷの押し出しによって行われる。案内管６にはガラス等の耐熱性を備えた非磁性体の管が用いられる。
【００１７】
案内管６に対して、その内部に非酸化性のガス、例えば窒素ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段１０が接続され、加熱状態のワークＷが酸化することが防止される。
【００１８】
急冷処理手段８は、ワークＷに焼入冷却液を掛けて急冷する手段である。焼入冷却液には水または油等が用いられる。案内管４は、急冷処理手段８の部分では、その管壁が網状または多孔板状とされ、急冷処理手段８から吐出した焼入冷却液が、案内管４内に入ってワークＷに降りかかり、管外に排出されるものとしてある。
【００１９】
加熱コイル７は、高周波電源（図示せず）に変成器等を介して接続されている。加熱コイル７の高周波電源は、ワークＷを焼入するための最高加熱温度である焼入温度（例えば８２０〜８６０℃程度）に加熱するように温度制御される。
【００２０】
高周波焼入装置２の案内管６の出口には、排出されたワークＷを焼戻し手段３へ搬送する搬送手段９が接続されている。焼戻し手段３は、複数の高周波焼入装置２で焼入されたワークＷを同時に焼戻処理するものであっても良い。
【００２１】
焼戻し手段３は、例えば、箱型加熱炉等のバッチ式炉とされる。なお、焼戻し手段３は連続式炉であっても良い。
【００２２】
この構成の高周波熱処理装置によると、ワークＷを案内管６内に一端から順次押し込むことにより、案内管６内で複数のワークＷを整列して移動させながら、案内管６外の加熱コイル７により各ワークＷを高周波誘導加熱して連続的に焼入れ処理する熱処理方法が実施できる。
【００２３】
案内管４内にワークＷを順次押し込んでワークＷを移動させるため、加熱コイル７内にワークＷを通して連続的に加熱するためのワーク搬送手段が、案内管６と、この案内管６内にワークＷを押し込む手段とでなる簡単な構成のもので済む。特に、ワーク搬送手段のうちで加熱コイル７内に配置されるものは案内管４だけであるため、案内管４をガラス等の非磁性体製のものとするだけで良く、コンベヤ等を用いるものに比べて、低コストの装置で済む。
上記ワーク押込手段４としては、定寸切断装置１を利用し、素材ＷＡの押し出しによってワークＷを突くことで、案内管６内でのワークＷの移動を行うため、ワークＷの搬送がより一層簡単な構成で行える。すなわち、ワーク搬送手段としては、案内管６を設けるだけで済む。
【００２４】
また、ワークＷの焼入のための加熱を高周波誘導加熱で行うため、電気炉等と異なり、周囲環境への熱の影響が少なく、焼入されたワークＷを組み込むころ軸受（図示せず）の組立工程や、転がり軸受の内外輪等の各要素品の製造ラインと隣接して設置することができる。そのため、工場内の生産ラインのレイアウトの自在性が高められる。
高周波焼入によるため、多品種少量生産の場合に、焼入条件等を変えて、必要時に必要量だけを組立工程へ供給することも容易である。また、高周波焼入によるため、焼入された製品の品質が安定する。消費エネルギについても、電磁誘導現象によりワークＷを直接に発熱させるため、他の間接加熱法と比較すると加熱効率が高い。ワークＷが転動体の場合、例えばころ軸受におけるころ等の場合は、硬度や残留オーステナイト量等の焼入品質が機械要素の寿命に大きく影響を与えるため、高周波焼入による品質安定の効果が有効に発揮される。
【００２５】
焼戻し手段３は、バッチ式の焼戻し炉とし、バッチ式で焼戻しを行うため、焼入に比べて時間のかかる焼戻しを、効率良く行うことができる。
【００２６】
なお、上記実施形態は、ころ軸受におけるころとなるワークを生産する場合につき説明したが、この発明は、ボールからなる転動体の熱処理にも適用することができ、さらに機械部品となる一定形状のワークＷの場合に一般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の一実施形態における高周波熱処理装置を示す破断正面図である。
【図２】そのワーク押し込み手段を兼ねる定寸切断装置の説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…定寸切断装置
２…高周波焼入装置
３…焼戻し手段
６…案内管
７…加熱コイル
Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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